基于电流变液的可调谐负磁导率材料

通过把负磁导率材料SRR阵列置于高性能电流变液中,研究了电极加载方式、电流变液浓度、电流变液类型以及电场强度等因素对浸入电流变液中的SRR阵列谐振频率的影响. 实验表明,电极加载方式对SRR阵列的磁响应有重要的影响;在容器盒中充满电流变液之后SRR阵列的谐振频率往低频发生了移动,并且可以通过改变外加电场强度来调节,最大的调节范围为130MHz. 数值计算结果表明SRR阵列的有效磁导率在谐振频率附近为负值,并且有效磁导率为负的频率范围也可以通过改变外加电场强度来调节. 关键词： 负磁导率材料 谐振频率 电流变液     

柔性基底红外波段左手材料制备及光学特性

采用平板电极化学电沉积的方法,通过调节实验参量,在柔性ITO导电薄膜基底上制备了尺度与红外波长匹配、结构单元大小不等、排列无序的银树枝状结构.通过调节聚乙二醇-20000浓度可以很好地调控银树枝状结构单元的形貌和尺寸,研究发现,在一定范围内增加电解液中的聚乙二醇-20000浓度,可在基底上形成分布较密、分枝较细、分枝级数较高的银树枝状结构单元.通过在银树枝状结构表面涂覆一定厚度的聚乙烯醇作为绝缘层,组装成了柔性“三明治”结构复合材料,测试得到样品在红外波段的多通带透射谱,平板聚焦实验进一步验证了样品的左手效应.     

同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料

基于用一种结构同时实现材料介电常数和磁导率为负的思想，提出了H型结构单元左手材料模型.采用矩形波导法测试表明，H型结构单元在微波频率范围出现左手透射峰，并且可以由参数t对左手特性区域进行调控.同时利用相位法、棱镜折射法和散射参量法从实验和理论证明了在左手透射峰区域材料的折射率为负值，介电常数和磁导率亦同时为负.相对由金属开口谐振环与金属线两种结构组合实现的左手材料，H型结构集磁谐振与电谐振于一体，结构简单、制备方便，对微波器件左手材料表现出更多的优越性.     

柔性基底红外波段左手材料制备及光学特性

采用平板电极化学电沉积的方法,通过调节实验参量,在柔性ITO导电薄膜基底上制备了尺度与红外波长匹配、结构单元大小不等、排列无序的银树枝状结构.通过调节聚乙二醇-20000浓度可以很好地调控银树枝状结构单元的形貌和尺寸,研究发现,在一定范围内增加电解液中的聚乙二醇-20000浓度,可在基底上形成分布较密、分枝较细、分枝级数较高的银树枝状结构单元.通过在银树枝状结构表面涂覆一定厚度的聚乙烯醇作为绝缘层,组装成了柔性"三明治"结构复合材料,测试得到样品在红外波段的多通带透射谱,平板聚焦实验进一步验证了样品的左手效应.     

不同介电常数悬浮颗粒的电流变液固态结构

讨论了两种不同介电常数的固体颗粒不同配比时,对电流变液固态结构的影响。计算结果表明,颗粒的介电常数及配比变化时电流变液的固态结构没有变化,只影响其能量大小;而且发现在低介电常数颗粒的电流变液中加入少许高介电常数颗粒会引起体系能量的显著下降,从而增加了电流变液的稳定性和剪切应力。     

电流变液的旋光与椭偏光行为

本文研究了电流变液(ER流体)的旋光行为及椭偏光行为.激光束垂直于电场方向,利用HeNe激光器对SiO₂、Si₃N₄和硅油组成的ER流体进行测量.发现电流变液样品存在旋光现象,且对于同一种浓度的ER流体,随着电场强度的增大,旋光角度增大.在同一电场强度下,旋光角度随着浓度的增大而增大.当浓度大于某一值c₀时,旋光角度开始减小,在不同电场强度下,透过电流变液的椭圆偏振光性质不发生改变,且随着电场强度的增大,透射光强度随之增大.电流变液的旋光行为及椭偏光行为起因于在电场作用下ER流体由各向同性的液体转变为各向异性的液体.     

强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

外电场与微波交互作用下BaTiO3电流变液的透射特征

分别考虑了微波传播方向与电流变液颗粒链相垂直和平行的情况,对BaTiO3电流变液微波透射行为进行了实验研究。发现BaTiO3电流变液微波透射率可由外电场调控。在垂直的情形,当流体浓度较低时,透射率随电场强度增加而减小,并且随浓度增加电场调节微波透射率的变化幅度增加。浓度超过一定值时,透射率随电场出现由减小向增加的改变,存在透射率的极小点。在平行的情形,发现透射率随电场强度增加而减小。另外透射率随电场强度变化具有延时性,对于给定浓度的情形,电场强度增加延时性明显减小。     

由同时具有磁谐振和电谐振结构组成的左手材料

为了在同一结构中同时实现负介电常数和负磁导率(双负),采用一种“巨”字形结构,利用丝网印刷技术在氧化铝基板上进行加工制作,并通过仿真和实验测试证实了这种结构的“双负”特性. 与利用磁谐振器和电谐振器组阵实现左手材料的方法相比,这种单一结构可以同时实现负介电常数和负磁导率,制作方便,等效电路简单,双负频段较宽. 利用丝网印刷技术进行样品的制作,工艺简单,成本低廉. 关键词： 左手材料 磁谐振 电谐振     

可见光波段超材料的平面聚焦效应

基于超材料双鱼网结构物理模型,设计了树枝状结构+树枝状结构、树枝状结构+银膜和树枝状结构+氧化铟锡玻璃三种可见光波段超材料复合结构.采用双模板辅助化学电沉积方法,制备出金属银树枝状结构阵列和银膜,分别实现了这三种复合结构.透射和反射实验表明,三种复合结构具有类似的行为.比较发现,树枝状结构+氧化铟锡玻璃复合结构具有损耗低和平面聚焦效应明显的优点.通过调节实验条件,分别制备出能够实现平面聚焦的红绿蓝三种可见光波段超材料. 关键词： 超材料 银树枝状结构 可见光 平面聚焦     

Tunable Effect of Double-Connective Dendritic Left-Handed Metamaterials Based on Electrorheological Fluids

We present double-connective dendritic unit pairs which exhibit the left-handed property for electromagnetic wave normal incidence. Based on the tunable characteristics of electrorheological fluids （ERF） as the electric field, we experimentally study the influence of the distance of electrodes, the number of stacked layers, and the intensity of the external electric field upon the ERF to the left-handed transmission peak of the double-connective dendritic structure. The results show that the transmission could be enhanced with the increase of distance or the number of layers. Furthermore, by changing the intensity of the electric fields, the left-handed transmission peak can be modulated actively, and the maximum shift is up to 160 MHz.     

渔网电磁超介质左手通带的超常透射及其电场增强效应的数值研究

本文利用电磁场数值模拟方法研究了分布矩形孔阵列的"金属-电介质-金属"三明治渔网电磁超介质在其左手通带发生的超常透射现象和不同模式激发下的电场增强效应。结果证实左手通带紧邻的超常光学传输峰源于波导共振模式,利用超常传输效应可以有效降低电磁超介质的损耗,提高左手性能;波导共振模和左手通带对应的反对称磁模能够分别在孔洞和金属夹层区域激发超过11倍的增强电场,因此渔网电磁超介质结构在表面增强光谱和传感等方面也具有潜在应用价值。     

Interaction of ultrashort elliptically polarized laser pulses with nonlinear helical photonic metamaterial

The effect of nonlinear properties of a material with a periodic structural cell (three-dimensional spiral) on the specificity of transmission and reflection of elliptically polarized laser pulses normally incident on the metamaterial is studied using the finite-difference time-domain method. An analysis of the hodograph of electric-field strength vector showed that an increase in the peak intensity of a linearly polarized laser pulse incident on a sample leads to an increase in the orthogonal component of the electric-field strength vector in the pulse transmitted through the medium. When pulses containing few electric-field periods are incident on a metamaterial, the latter demonstrates radically different optical properties for right- and left-handed circularly polarized light passing through the medium. It was shown that an increase in the intensity of a right-handed (left-handed) circularly polarized ultrashort pulse, incident on a sample composed of a rather large number of right-handed (left-handed) spirals made of nonlinearmaterial, widens the frequency range within which the incident light is almost entirely reflected from the medium.     

谐振频率可调的环状开口谐振器结构及其效应

理论和实验研究表明，开口谐振环(SRRs)中可以激励磁谐振从而实现负磁导率.通过在SRRs结构中引入与其开口边平行的金属短杆设计并制备了新的磁谐振单元，采用波导法系统研究了短杆对SRRs和左手材料的微波透射特性以及左手效应的影响.实验和数值模拟表明：金属短杆和SRRs开口边形成附加电容，导致SRRs开口电容增大从而引起谐振频率降低.随短杆长度l和短杆与SRRs间距d的增大，SRRs谐振频率也随之减小和增加.短杆的加入不影响SRRs的负磁导率特性，改变短杆与SRRs间距d< 关键词： 开口谐振环 金属短杆 调控 左手材料     

A new approach for the design of electrode profiles for any preassigned field distribution at the midplane

Corresponding to any preassigned electric field intensity distribution at the discharged midplane, a family of electrode profiles are analytically determined. The parameter that specifies the different members of the family is the distance between the electrodes. The technique can be used successfully to specify contoured electrodes that produce a very uniform distribution of electric field. This is very important in connection with the production of uniform large volume, pulsed discharges in transversely excited gas lasers.     

电谐振器和磁谐振器构成的左手材料的实验验证

加工、制作和测试了由电谐振器和磁谐振器构成的左手材料.首先分别测试了电谐振器、磁谐振器各自的传输频谱,得到各自的负参数区域,然后测试了由电谐振器和磁谐振器构成的左手材料的传输频谱,并提取了其等效介电常数和磁导率.实验结果表明,在电谐振器和磁谐振器各自传输禁带的重合区域,出现了一个通带,在该通带内,等效介电常数和磁导率同时为负,验证了材料的左手特性.     

Effective medium theory of left-handed materials

We analyze the transmission and reflection data obtained through transfer matrix calculations on metamaterials of finite lengths, to determine their effective permittivity epsilon and permeability micro. Our study concerns metamaterial structures composed of periodic arrangements of wires, cut wires, split ring resonators (SRRs), closed SRRs, and both wires and SRRs. We find that the SRRs have a strong electric response, equivalent to that of cut wires, which dominates the behavior of left-handed materials (LHM). Analytical expressions for the effective parameters of the different structures are given, which can be used to explain the transmission characteristics of LHMs. Of particular relevance is the criterion introduced by our studies to identify if an experimental transmission peak is left or right handed.     

晶格常数对左手材料的能量透射率及负折射率的影响

研究晶格常数对左手材料的能量透射率、负折射率以及品质因素(FOM)的影响.结果表明,随着晶格常数的减小,左手材料的低阶透射峰出现异常增大,其物理机制为阻抗匹配;左手材料的负折射的中心频率随着晶格常数的减小而蓝移,与理论结果基本一致;晶格常数对左手材料的FOM有重要的影响,当晶格常数减小到一定值时,可以实现完美阻抗匹配,从而得到较高的FOM.     

石英管对平行WR-430波导谐振腔电场的影响

详细讨论了石英管对平行WR-430波导谐振腔内部电场强度的影响。在没有石英管时,电场强度在每个狭缝附近发生突变,其峰值沿着一个波导逐渐减小,而沿着另外一个波导逐渐增大。存在石英管时,内部电场变弱且沿着石英管内表面无规则振荡,而且电场沿着两个波导之间的中心轴线波动。当石英管壁厚度和离上下波导的距离分别为5和2 mm时,谐振腔内部的平均电场强度达到最大,而且电场强区面积较大。当上述两者分别超过5和2 mm时,内部电场的最大值会随着石英管壁厚度和距离逐渐减弱。低气压和大气压空气等离子体在谐振腔内部被激发,其形态比较接近各自的仿真的电场强度分布。